2. 9.Краткий анализ работы системы сбора и подготовки газа на
УКПГ-2
Установка комплексной подготовки газа УКПГ-2 смонтирована по рабочим чертежам проектного института “ЮжНИИГипрогаз” ( г. Донецк ) и введена в эксплуатацию 22 сентября 1986 года.
Сбор газа на УКПГ-2 осуществляется по коллекторной кустовой схеме с 12 кустов газовых скважин (рис.2.9.1.). Длина коллекторов от 2.5 до 15 км. Газ под давлением поступает в газовые коллекторы кустов, выполненные из труб диаметром 530 ´ 13 мм. Прокладка коллекторов выполнена надземно на опорах в пенополиуретановой изоляции толщиной 100 мм с гидроизоляцией полихлорвиниловой пленкой, что обеспечивает в холодный период года снижение температуры газа в протяженных шлейфах не более 3 ¸ 5 ОС.
Подготовка газа к дальнему транспорту на УКПГ-2 заключается в его очистке и осушке до точки росы по влаге минус 10 ОС в теплый период и до минус 20 ОС в холодный период года в соответствии с требованиями ОСТ 5140-93. Осушка газа осуществляется абсорбционным методом с применением в качестве абсорбента диэтиленгликоля ( ДЭГ ). Проектная производительность УКПГ-2 составляет 26.5 млрд м3/год.
Природный газ из системы сбора с температурой 10 ¸ 15 ОС поступает в здание переключающей арматуры установки комплексной подготовки газа (ЗПА). На ЗПА осуществляется частичное редуцирование газа перед его подачей во входной коллектор диаметром 1000 мм. Для предотвращения гидратообразования предусмотрена подача раствора метанола на кусты газовых скважин и на узлы редуцирования(Рис.2.9.2.).
Рис.2.9.1.
Рис.2.9.2.
Из коллектора сырого газа природный газ по трубопроводам диаметром 400 мм поступает на 9 идентичных друг другу технологических линий осушки газа. Сырой газ , пройдя входной кран Dy 400 , с температурой 5 ¸ 12 ОС и давлением в начальный период эксплуатации до 9 МПа поступает в сепарационную секцию многофункционального абсорбера А-1. Абсорбер состоит из трех секций: сепарационной, массообменной и фильтрующей. В сепарационной секции абсорбера сырой газ за счет резкого снижения скорости и изменения направления потока освобождается от механических примесей и капельной воды с растворенным в ней ингибитором — метанолом. Отсепарированная жидкость сбрасывается через клапан в разделительные емкости. Из сепарационной части природный газ поступает в массообменную секцию, где контактирует в противотоке со стекающим по тарелкам абсорбентом — диэтиленгликолем. Концентрация регенерированного диэтиленгликоля поддерживается на уровне 98.5 ¸ 98.7 % масс., а удельная подача 5 ¸ 8 л/тыс м3 . За счет контакта с гликолем газ осушается от влаги до точки росы минус 20 ОС зимой и минус 10 ОС летом, а диэтиленгликоль разбавляется поглощенной водой на 2 ¸ 3 %. Массообменная часть абсорбера состоит из пяти ступеней контакта, каждая из которых состоит из ситчатой тарелки и тарелки с сепарационными центробежными элементами. Назначение последней заключается в предотвращении массового уноса гликоля на вышележащую тарелку и снижения эффективности процесса массопередачи.
Осушенный газ из массообменной секции поступает в фильтрующую часть абсорбера, где улавливается уносимый потоком газа капельный ДЭГ, и далее в выходной коллектор. Проектная величина уноса гликоля не должна превышать 15 г/тыс м3. В действительности к концу годового срока эксплуатации потери гликоля резко возрастают, что требует проведения ревизии абсорберов, заключающейся в их очистке и перемотке фильтров новым фильтрующим материалом. Уловленный гликоль по трубе сливается на полуглухую тарелку. Насыщенный гликоль с полуглухой тарелки под собственным давлением направляется в выветриватель, где от него при снижении давления до 3 ¸ 5 кг/см2 отделяется растворенный природный газ, и далее через теплообменник “ДЭГ — ДЭГ” вводится в среднюю часть десорбера — регенератора. Регенерация насыщенного гликоля производится методом вакуумной дистилляции под абсолютным давлением 25 ¸ 35 кПа и температуре 163 ¸ 165 ОС. Подогрев низа десорбера осуществляется с помощью парового испарителя. Необходимость снижения давления диктуется склонностью диэтиленгликоля к автоокислению при высоких температурах. Вакуум в десорбере поддерживается водокольцевыми вакуум-насосами.
Десорбер представляет из себя колонный аппарат, оснащенный 17 колпачковыми тарелками. Многократный контакт между паром и жидкостью приводит к тому , что паровая фаза обогащается водой, а жидкая — диэтиленгликолем. С верха десорбера пары воды охлаждаются в воздушном холодильнике и с температурой 20 ¸ 40 ОС в виде сконденсированной воды сливаются в рефлюксную емкость. Часть выпаренной воды насосом подается на орошение колонны, а балансовый избыток отводится в промстоки. Предусматривается также возможность подачи в качестве орошения холодного насыщенного диэтиленгликоля. Потери диэтиленгликоля с отогнанной водой составляют не более 0.5 %. Регенерированный гликоль откачивается насосом через теплообменник “ДЭГ — ДЭГ” и холодильник в буферную емкость Е-4, откуда насосами высокого давления подается на верх абсорберов.
С течением времени в диэтиленгликоле происходит накопление мехпримесей, окислов железа, продуктов разложения гликоля в виде смол, что вызывает износ оборудования и постепенное забивание фильтров улавливания капельного гликоля абсорберов.
В связи с этим на УКПГ-2 имеется установка очистки ДЭГа от мехпримесей. Основу установки составляют гидроциклоны — фильтры БГЦ, где под действием центробежных сил и за счет фильтрации происходит частичная очистка циркулирующего ДЭГа. Однако эта установка, несмотря на большую трудоемкость процесса, не позволяет производить комплексную очистку гликоля. С этой целью в настоящее время делаются проработки очистки гликоля методом дистиляции под глубоким вакуумом.
На УКПГ-2 имеется также установка регенерации метанола, которая в настоящее время не задействована из-за малого объема водометанольного раствора.
Впервые в мировой и отечественной практике строительство установки осуществлялось из блок-понтонов массой от 100 до 450 тонн с полностью смонтированным технологическим оборудованием. Изготовление понтонов и оснащение оборудованием производилось в Тюмени, после чего блоки транспортировались к месту размещения. Такой метод строительства существенно сократил сроки и объемы монтажных работ, производимых на месторождении.
Особенностью работы системы подготовки газа на УКПГ-2 ( как и остальных УКПГ Ямбургского месторождения ) является охлаждение газа перед его подачей в межпромысловый коллектор до температуры 0 ¸ минус 2 ОС . Необходимость охлаждения обосновывается экологическими требованиями по сохранению ландшафта и условиями устойчивости трубопроводов при прохождении их через участки многолетнемерзлых грунтов. В связи с этим в зимний период осушенный газ перед подачей в газопровод охлаждается в аппаратах воздушного охлаждения в количестве 24 штук ( АВО ). В летний период для снижения температуры газа используются турбодетандерные агрегаты БТДА-10-13 УХЛ4 производительностью 10 млн м3/сут. Общая эффективность снижения температуры в агрегате составляет 0.8 ¸ 0.85 ОС/атм и обусловлена расширением газа в турбине с совершением работы.
В настоящее время на УКПГ-2 монтируется первая очередь дожимной компрессорной станции ( ДКС ) , за счет подъема давления на которой будет поддерживаться необходимая добыча и обеспечиваться охлаждение газа до температур 0 ¸ минус 2ОС с помощью блока турбодетандерных агрегатов.